KR20130046164A - 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 레이저 다이오드 패키지에 관한 것으로써, 본 발명의 일 실시예에 따른 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지는 하나 이상의 리드가 연결된 스템과, 상기 스템의 상면에 탑재되는 방열판과, 상기 방열판의 상면 일 측에 형성되는 포토 다이오드 칩과, 상기 방열판의 상면 타 측에 형성되는 레이저 다이오드 칩과, 상기 레이저 다이오드 칩으로부터 출력되는 레이저 광의 중심축에 정렬되는 광섬유를 포함하는 레이저 다이오드 패키지에 있어서, 상기 레이저 다이오드 칩은, 상기 방열판의 상면에 탑재되는 기판과, 상기 기판의 상면 중앙부에 위치하는 레이저 다이오드와, 상기 기판의 상면 외곽부에 위치하여, 상기 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 상기 기판의 외곽부로 전달하는 열전박막소자와, 상기 기판의 외곽부를 관통하여 형성되어, 상기 열전박막소자로부터 전달된 열을 상기 방열판으로 전달하는 하나 이상의 제1 써멀비아를 포함한다. 이에 따라, 레이저 다이오드에서 발생한 열을 열전박막소자와 써멀비아를 통해서 보다 효율적으로 방열판으로 전달함으로써 레이저 다이오드의 광효율을 향상시키고, 수명을 증가시킬 수 있다.

Description

써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지{LASER DIODE PACKAGE HAVING THERMAL VIA}
본 발명은 레이저 다이오드 패키지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 기판에 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지에 관한 것이다.
광통신은 동축케이블을 사용한 통신방식에 비해 케이블의 무게와 부피를 대폭 줄이면서 방대한 양의 정보를 고속으로 전송할 수 있는 장점이 있다. 또한 광통신은 기존의 동축케이블을 이용한 통신에 비해 전송손실이 훨씬 적기 때문에 장거리 전송에도 유리한 장점이 있다. 또한 광통신은 고속, 고밀도, 광대역, 병렬성과 더불어 전자기적 잡음에 대한 신뢰성이 뛰어나기 때문에 대용량 정보의 고속 전송 및 처리에 더욱 적합한 방식으로 평가되고 있다.
광통신에 사용되는 레이저 다이오드(laser diode: LD)는 반도체 레이저 다이오드라고도 불리우는 반도체 소자로서, p-n 접합된 반도체 내에서 전자의 광학천이에 의한 광자의 유도방출을 이용한 광발진기와 광증폭기를 총칭한다. 레이저 다이오드는 He-Ne과 같은 여타의 고체 레이저들에 비해 소형으로 무게가 훨씬 가벼우며, 반도체 제조공정을 사용하여 저가로 대량생산이 가능한 장점이 있다.
광통신용 레이저 다이오드 패키지에서는 광출력과 발진파장의 안정성이 요구되는데, 레이저 다이오드의 특성이 온도에 매우 민감하기 때문에 온도가 변하면 광출력과 발진파장이 변화하게 된다. 레이저 다이오드는 동작시 상당한 열을 발생하게 된다. 따라서 레이저 다이오드의 광출력과 발진파장의 안정성을 확보하기 위해서는 레이저 다이오드의 온도를 일정온도로 유지하기 위해, 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 신속히 방열판인 히트 싱크(heat sink)로 방출할 수 있는 패키지 구조가 요구된다.
도 1은 종래의 레이저 다이오드 패키지의 단면도이다. 이는 본 발명의 배경이 되는 기술로써, 대한민국 등록특허공보 제10-0326038(2002. 02. 14)에 개시되어 있다. 도 1을 참조하면, 종래의 레이저 다이오드 패키지(100)는, 하나 이상의 리드(111)가 연결된 스템(stem)(110)과, 스템(110)의 외곽부에 스템(110)과 수직으로 형성되는 측벽(120)과, 스템(100)의 상면에 탑재되는 열전냉각소자(153)와, 열전냉각소자(153)의 상면에 형성되는 방열판(130)과, 방열판(130)의 상면 일 측에 형성되는 포토 다이오드 칩(140)과, 방열판(130)의 상면 타 측에 형성되는 레이저 다이오드 칩(150)과, 레이저 다이오드 칩(150)으로부터 출력되는 레이저 광의 중심축에 정렬되는 광섬유(160)를 포함한다. 포토 다이오드 칩(140)은 레이저 다이오드 칩(150)에서 출력되는 레이저 광을 검사하는 것으로, 포토 다이오드 기판(141)에 포토 다이오드(142)가 형성된다. 레이저 다이오드 칩(150)은 기판 (151)위에 레이저 다이오드(152)가 형성된다.
도 1에서 레이저 다이오드(152)에서 발생하는 열은 기판(151)을 통해 방열판(130)을 거쳐, 열전냉각소자(153)로 전달된다. 그러나, 이러한 열전달 경로는 레이저 다이오드(152)를 신속하게 냉각하는데 어려움이 있으므로, 레이저 다이오드 패키지(100)의 냉각효율이 전체적으로 저하된다. 특히, 열전냉각소자(153)는 단결정 잉곳(ingot)을 절단하여 제조한 덩어리(bulk) 형태의 열전반도체 엘레멘트들로 구성되거나, 가압소결법이나 열간압출법으로 제조한 다결정 가압소결체나 열간압출체를 절단하여 제조한 덩어리(bulk) 형태의 열전반도체 소자들로 구성된다. 그러나 이들 덩어리 형태의 열전반도체 엘레멘트들은 단결정 잉곳을 절단하거나 다결정 가압소결체나 열간압출체를 절단하여 제조하기 때문에 크기 감소에 제한을 받는다. 따라서, 열전냉각소자(153)를 집적하여 구성하는 것이 어렵기 대문에 열전냉각소자(153)를 구비한 레이저 다이오드 패키지(100)의 경우 그 크기가 커지는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는, 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 효과적으로 외부로 방출하는 레이저 다이오드 패키지를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지는 하나 이상의 리드가 연결된 스템과, 상기 스템의 상면에 탑재되는 방열판과, 상기 방열판의 상면 일 측에 형성되는 포토 다이오드 칩과, 상기 방열판의 상면 타 측에 형성되는 레이저 다이오드 칩과, 상기 레이저 다이오드 칩으로부터 출력되는 레이저 광의 중심축에 정렬되는 광섬유를 포함하는 레이저 다이오드 패키지에 있어서, 상기 레이저 다이오드 칩은, 상기 방열판의 상면에 탑재되는 기판과, 상기 기판의 상면 중앙부에 위치하는 레이저 다이오드와, 상기 기판의 상면 외곽부에 위치하여, 상기 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 상기 기판의 외곽부로 전달하는 열전박막소자와, 상기 기판의 외곽부를 관통하여 형성되어, 상기 열전박막소자로부터 전달된 열을 상기 방열판으로 전달하는 하나 이상의 제1 써멀비아를 포함한다.
또한, 상기 기판에서 상기 레이저 다이오드에 대응하는 영역을 관통하여 형성되고, 상기 레이저 다이오드에서 발생한 열을 상기 방열판으로 전달하는 하나 이상의 제2 써멀비아를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판의 상면 또는 하면에 형성되는 절연층을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 열전박막소자는, 상기 레이저 다이오드의 외곽부와 상기 비아 사이에 수평하게 위치하는 하나 이상의 p형 열전박막과, 상기 레이저 다이오드의 외곽부와 상기 비아 사이에 수평하게 위치하되, 상기 p형 열전박막과 이격되어 교대로 형성되는 하나 이상의 n형 열전박막과, 상기 p형 열전박막과 상기 n형 열전박막을 직렬로 연결하는 박막전극을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 써멀비아는, 전기도금법, 스크린 프린팅법, 용융금속 주입법(melt infiltration method), 솔더용융법(solder melting)법 중 어느 하나에 의해 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 써멀비아는, 중앙에 중앙홀이 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 써멀비아는, 상부가 하부보다 확장된 테이퍼진 형상인 써멀비아가 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 써멀비아 또는 상기 제2 써멀비아는, 구리, 주석, 은, 알루미늄, 니켈, 금, 백금, 철, 크롬, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐 중 하나 이상을 포함하는 성분으로 구성될 수 있다.
또한, 상기 제1 써멀비아 또는 상기 제2 써멀비아는, 주석을 주성분으로 하며, 은, 구리, 비스무스, 인듐, 아연, 안티몬, 금, 납 중 하나 이상을 포함하는 성분으로 형성되는 솔더를 이용할 수 있다.
또한, 상기 절연층은, 알루미나, 질화알루미늄, 유리, 글라스-세라믹, 실리콘카바이드, 질화실리콘, 에폭시, 페놀, 폴리이미드, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론 중 하나 이상을 포함하는 성분으로 구성될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 기판에 탑재된 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 열전박막소자를 통해 기판의 외부로 이동시키며, 기판의 외곽부로 이동된 열을 써멀비아를 통해서 보다 효율적으로 방열판으로 전달함으로써 레이저 다이오드의 광효율을 향상시키고, 수명을 증가시킬 수 있다.
도 1은 종래의 레이저 다이오드 패키지의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지의 단면도,
도 3a는 도 2에 따른 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지 중 레이저 다이오드 칩의 단면도,
도 3b는 도 3a에 따른 레이저 다이오드 칩의 평면도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중앙홀을 포함하는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 칩의 단면도,
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 테이퍼진 형상의 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 칩의 단면도,
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판의 중앙과 외곽에 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 칩의 단면도,
도 6b는 도 6a에 따른 레이저 다이오드 칩의 평면도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 사용되는 용어들은 실시예에서의 기능을 고려하여 선택된 용어들로서, 그 용어의 의미는 사용자, 운용자의 의도 또는 판례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 후술하는 실시예들에서 사용된 용어의 의미는, 본 명세서에 구체적으로 정의된 경우에는 그 정의에 따르며, 구체적인 정의가 없는 경우는 당업자들이 일반적으로 인식하는 의미로 해석되어야 할 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 레이저 다이오드 패키지(200)는 스템(210), 방열판(230), 포토 다이오드 칩(240), 레이저 다이오드 칩(250), 광섬유(260)를 포함한다. 스템(210)은 방열판(230), 포토 다이오드 칩(240), 레이저 다이오드 칩(250)을 탑재하는 본체로서, 전기적 신호를 전달하는 하나 이상의 리드(211)가 연결된다. 스템(210)의 외곽부에는 스템(210)과 수직으로 형성된 측벽(220)이 형성된다. 방열판(230)은 히트 싱크(heat sink)로도 불리우며, 포토 다이오드 칩(240) 또는 레이저 다이오드 칩(250)에서 발생하는 열을 흡수하는 방열수단이다. 포토 다이오드 칩(240)은 포토 다이오드 기판(241) 위에 포토 다이오드(242)가 형성되며, 스템(210)의 상면의 일 측에 수직 또는 수평으로 형성된다. 포토 다이오드 칩(240)은 레이저 다이오드 칩(250)에 의해 생성되는 레이저 광을 수신하여, 레이저 광의 발생 유무를 판단하는 역할을 한다. 광섬유(260)는 레이저 다이오드 칩(250)에서 발생하는 레이저 광의 중심축에 정렬되도록 형성된다.
이하, 레이저 다이오드 칩(250)과 관련해서는 도 3a 내지 도 6b를 참조하여, 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3a는 도 2에 따른 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지 중 레이저 다이오드 칩의 단면도이고, 도 3b는 도 3a에 따른 레이저 다이오드 칩의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 레이저 다이오드 칩(250)은 방열판(230)의 상면 타 측에 형성되며, 기판(351), 레이저 다이오드(352), 열전박막소자(353), 제1 써멀비아(354)를 포함한다. 기판(351)은 실리콘(Si) 소재로 상면에는 레이저 다이오드(352)와 열전박막소자(352)가 탑재되고, 하면에는 방열판(330)이 접착된다. 또한, 기판(351)은 실리콘 외에 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 유리, 글라스-세라믹, 실리콘카바이드(SiC), 질화실리콘(Si3N4), FR4, 에폭시, 페놀, 폴리이미드, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 메탈코어를 그 소재로 사용할 수 있다.
한편, 레이저 다이오드(352)는 기판(351)의 상면 중앙부에 위치하며, 본 명세서에서는 p-n 접합된 반도체 내에서 전자의 광학천이에 의한 광자의 유도방출을 이용한 광발진기와 광증폭기를 총칭하는 의미로 사용된다. 레이저 다이오드(352)는 He-Ne과 같은 여타의 고체 레이저들에 비해 소형으로 무게가 훨씬 가벼우며, 반도체 제조공정을 사용하여 저가로 대량생산이 가능하다.
한편, 열전박막소자(353)는 레이저 다이오드(352)의 외곽부와 제1 써멀비아(354) 사이에 수평하게 위치하여, 레이저 다이오드(352)에서 발생하는 열을 기판(351)의 외곽부로 전달한다. 구체적으로, 열전박막소자(353)는 p형 열전박막(3531), n형 열전박막(3532), 박막전극(3533)을 포함한다. p형 열전박막(3531)은 p형 Sb2Te3, (Bi,Sb)2Te3, SiGe, (Pb,Sn)Te, PbTe 중 하나 이상을 포함하여 구성된다. p형 열전박막(3531)은 막대 형상을 가지며, 복수 개의 p형 열전박막(3531)이 서로 이격되어 교대로 레이저 다이오드(352)의 주변에 형성된다. 각 p형 열전박막(3531)의 끝단은 제1 써멀비아(354)와 연결된다.
또한, n형 열전박막(3532)은 p형 열전박막(3531)과 동일한 형상을 가지며, 복수 개의 n형 열전박막(3532)이 서로 이격되어 p형 열전박막(3531)과 이웃하여 형성된다. 이 경우, n형 열전박막(3532)은 n형 Bi2Te3, (Bi,Sb)2Te3, Bi2(Te,Se)3, SiGe, (Pb,Ge)Te, PbTe 중 하나 이상을 포함하여 구성된다. 또한, p형 열전박막(3531)과 n형 열전박막(3532)은 진공증착, 스퍼터링, 전해도금, 무전해도금, 스크린프린팅, 전자빔 증착, 화학기상증착, MBE 방식을 통해 기판(351) 상에 형성될 수 있다.
또한, 박막전극(3533)은 각각의 p형 열전박막(3531)와 n형 열전박막(3532)을 직렬로 연결한다. 박막전극(3533)은 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 하나 이상을 포함하여 구성된다.
한편, 제1 써멀비아(354)는 기판(351)의 외곽부에 형성된 비아홀에 형성되는 비아를 의미한다. 기판(351)의 외곽부에는 열전박막소자(353)와 대응하는 위치로 기판(351)을 관통하는 하나 이상의 비아홀(via hole)이 형성되며, 비아홀에는 전도성의 제1 써멀비아(354)가 형성된다. 예를 들어, 550㎛ 두께의 실리콘 기판의 주변부에 Deep RIE(Reactive Ion Etching) 공정을 사용하여 직경 100㎛, 깊이 150㎛인 하나 이상의 비아홀을 형성할 수 있다. 또한, 비아홀들의 내부 표면에 건식산화법을 이용하여 두께 0.1㎛의 산화실리콘 층을 형성하고, 170nm 두께의 탄탈륨(Ta)과 1㎛ 두께의 구리(Cu) 층을 순차적으로 스퍼터링(sputtering)하여 전기도금용 씨앗층(seed layer)을 형성하는 것도 가능하다.
제1 써멀비아(354)의 상면은 열전박막소자(353)와 연결되고, 하면은 방열판(330)과 연결됨으로써, 열전박막소자(353)를 통해 전달된 레이저 다이오드(352)에서 발생한 열을 방열판(330)으로 전달한다. 또한, 제1 써멀비아(354)는 구리(Cu), 주석(Sn), 은(Ag), 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 철(Fe), 크롬(Cr), 티타늄(Ti), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W) 중에서 하나 이상의 성분을 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 제1 써멀비아(354)는 주석(Sn)을 주성분으로 하며, 은(Ag), 구리(Cu), 비스무스(Bi), 인듐(In), 아연(Zn), 안티몬(Sb), 금(Au), 납(Pb) 중에서 하나 이상의 성분을 포함하여 구성되는 솔더를 이용하는 것도 가능하다.
한편, 제1 써멀비아(354)를 비아홀 내부에 형성하는 방법으로는 전기도금법, 스크린 프린팅법, 용융금속 주입법(melt infiltration method), 솔더용융법(solder melting)법 등을 사용할 수 있으며, 반드시 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, Ta과 Cu 성분으로 구성된 전기도금 씨앗층이 형성된 비아홀들을 전기도금으로 채우는 경우, 0.25M의 CuSO4 ·5H2O와 1M의 H2SO4로 이루어진 용액에 억제제로 PEG와 CuCl20를 첨가하고, 가속제로 MPSA와 SPS를 첨가한 구리 전기도금액을 비아홀에 채운 후, 전류를 인가하여 구리를 전기도금함으로써 비아홀 내를 구리로 채움으로써 제1 써멀비아(354)를 형성할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 다이오드 패키지(300)의 레이저 다이오드 칩(350)은 절연층(355)을 더 포함할 수 있다. 절연층(355)은 기판(351)의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. 즉, 기판(351)과 레이저 다이오드(352) 사이 또는 기판(351)과 방열판(330) 사이에 절연층(355)이 형성될 수 있으며, 기판(351)의 상면과 하면 모두에 형성되는 것도 가능하다. 이 경우, 절연층(355)은 알루미나(Al2O3), 질화알루미늄(AlN), 유리, 글라스-세라믹, 실리콘카바이드(SiC), 질화실리콘(Si3N4)과 같은 세라믹 또는 에폭시, 페놀, 폴리이미드, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론과 같은 전기부도체를 사용하여 구성하는 것이 가능하다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 중앙홀을 포함하는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 칩의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 레이저 다이오드 칩(450)의 기본 구성은 도 3a에 따른 레이저 다이오드 칩(350)과 같이, 기판(451), 레이저 다이오드(452), 열전박막소자(453), 제1 써멀비아(454)를 기본적으로 포함하며, 절연층(455)이 기판(451)의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(451)은 방열판(430) 위에 형성되며, 기판(451)을 관통하는 제1 써멀비아(454)의 중앙에 중앙홀(456)이 형성될 수 있다. 따라서, 제1 써멀비아(454)는 외부가 전도성의 전기도금으로 채워지고, 내부에는 홀이 형성되게 된다. 이는 제1 써멀비아(454)의 열전도성을 향상시키기 위해 제1 써멀비아(454)의 내부에 홀을 형성하는 것이다. 이 경우, 중앙홀(456)의 직경은 사용자의 설정에 의해 달리 설정될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 테이퍼진 형상의 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 칩의 단면도이다.
도 5를 참조하면, 레이저 다이오드 칩(550)의 기본 구성은 도 3a에 따른 레이저 다이오드 칩(350)과 같이, 기판(551), 레이저 다이오드(552), 열전박막소자(553), 제1 써멀비아(554)를 기본적으로 포함하며, 절연층(555)이 기판(551)의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(551)은 방열판(530) 위에 형성되며, 기판(551)을 관통하는 제1 써멀비아(554)는 상부가 하부보다 확장된 테이퍼진(tapered) 형상일 수 있다. 기판(551)에 비아홀을 테이퍼진 형상으로 형성한 후, 전기도금액을 비아홀에 채워 제1 써멀비아(554)를 형성하게 된다. 제1 써멀비아(554)를 테이퍼진 형상으로 형성하는 것은 열전도성을 향상시키기 위한 것으로, 제1 써멀비아(554)의 상부와 하부의 직경 및 비율은 사용자의 설정에 의해 달리 설정될 수 있다.
도 6a는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판의 중앙과 외곽에 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 칩의 단면도이고, 도 6b는 도 6a에 따른 레이저 다이오드 칩의 평면도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 레이저 다이오드 칩(650)의 기본 구성은 도 3a에 따른 레이저 다이오드 칩(350)과 같이, 기판(651), 레이저 다이오드(652), 열전박막소자(653), 제1 써멀비아(654)를 기본적으로 포함하며, 절연층(655)이 기판(651)의 상면 또는 하면에 형성될 수 있다. 이 경우, 기판(651)은 방열판(630) 위에 형성되며, 기판(651)을 관통하는 제1 써멀비아(654) 외에 제2 써멀비아(656)를 더 포함한다. 제1 써멀비아(654)는 p형 열전박막(6531), n형 열전박막(6532), 박막전극(6533)으로 구성된다. 제2 써멀비아(656)는 열전도성 소재로써, 제1 써멀비아(654)와 같은 재질이며, 기판(651)에서 레이저 다이오드(652)에 대응하는 영역을 관통하여 형성된다. 제2 써멀비아(656)는 복수 개로 형성되어 레이저 다이오드(652)에서 발생한 열을 방열판(630)으로 전달할 수 있다. 이에 따라, 레이저 다이오드(652)에서 발생하는 열은 열전박막소자(653)와 제1 써멀비아(654)를 통해 방열판(630)으로 전달하고, 제2 써멀비아(656)를 통해 방열판(630)으로 전달되므로, 레이저 다이오드 패키지(600)의 방열효과를 더욱 향상시킬 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 기판에 탑재된 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 열전박막소자를 통해 기판의 외부로 이동시키며, 기판의 외곽부로 이동된 열을 써멀비아를 통해서 보다 효율적으로 방열판으로 전달함으로써 레이저 다이오드의 광효율을 향상시키고, 수명을 증가시킬 수 있다.
이상에서 본 발명은 도면을 참조하면서 기술되는 바람직한 실시예를 중심으로 설명되었지만 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 본 발명은 기재된 실시예로부터 도출 가능한 자명한 변형예를 포괄하도록 의도된 특허청구범위의 기재에 의해 해석되어져야 한다.
100, 200 : 레이저 다이오드 패키지
110, 210 : 스템
111, 211 : 리드
120, 220 : 측벽
130, 230, 330, 430, 530, 630 : 방열판
140, 240 : 포토 다이오드 칩
141, 241 : 포토 다이오드 기판
142, 242 : 포토 다이오드
150, 250, 350, 450, 550, 650 : 레이저 다이오드 칩
151, 351, 451, 551, 651 : 기판
152, 352, 452, 552, 652 : 레이저 다이오드
153 : 열전냉각소자
160, 260 : 광섬유
353, 453, 553, 653 : 열전박막소자
3531, 6531 : p형 열전박막
3532, 6532 : n형 열전박막
3533, 6533 : 박막전극
354, 454, 554, 654 : 제1 써멀비아
355, 455, 655 : 절연층
656 : 제2 써멀비아

Claims (10)

  1. 하나 이상의 리드가 연결된 스템과, 상기 스템의 상면에 탑재되는 방열판과, 상기 방열판의 상면 일 측에 형성되는 포토 다이오드 칩과, 상기 방열판의 상면 타 측에 형성되는 레이저 다이오드 칩과, 상기 레이저 다이오드 칩으로부터 출력되는 레이저 광의 중심축에 정렬되는 광섬유를 포함하는 레이저 다이오드 패키지에 있어서,
    상기 레이저 다이오드 칩은,
    상기 방열판의 상면에 탑재되는 기판;
    상기 기판의 상면 중앙부에 위치하는 레이저 다이오드;
    상기 기판의 상면 외곽부에 위치하여, 상기 레이저 다이오드에서 발생하는 열을 상기 기판의 외곽부로 전달하는 열전박막소자; 및
    상기 기판의 외곽부를 관통하여 형성되어, 상기 열전박막소자로부터 전달된 열을 상기 방열판으로 전달하는 하나 이상의 제1 써멀비아를 포함하는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판에서 상기 레이저 다이오드에 대응하는 영역을 관통하여 형성되고, 상기 레이저 다이오드에서 발생한 열을 상기 방열판으로 전달하는 하나 이상의 제2 써멀비아를 더 포함하는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 기판의 상면 또는 하면에 형성되는 절연층을 더 포함하는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 열전박막소자는,
    상기 레이저 다이오드의 외곽부와 상기 비아 사이에 수평하게 위치하는 하나 이상의 p형 열전박막;
    상기 레이저 다이오드의 외곽부와 상기 비아 사이에 수평하게 위치하되, 상기 p형 열전박막과 이격되어 교대로 형성되는 하나 이상의 n형 열전박막; 및
    상기 p형 열전박막과 상기 n형 열전박막을 연결하는 박막전극을 포함하는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 써멀비아는,
    전기도금법, 스크린 프린팅법, 용융금속 주입법(melt infiltration method), 솔더용융법(solder melting)법 중 어느 하나에 의해 형성되는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 써멀비아는,
    중앙에 중앙홀이 형성되는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 써멀비아는,
    상부가 하부보다 확장된 테이퍼진 형상인 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 써멀비아 또는 상기 제2 써멀비아는,
    구리, 주석, 은, 알루미늄, 니켈, 금, 백금, 철, 크롬, 티타늄, 탄탈륨, 텅스텐 중 하나 이상을 포함하는 성분으로 구성되는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 써멀비아 또는 상기 제2 써멀비아는,
    주석을 주성분으로 하며, 은, 구리, 비스무스, 인듐, 아연, 안티몬, 금, 납 중 하나 이상을 포함하는 성분으로 형성되는 솔더를 이용하는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
  10. 제3항에 있어서, 상기 절연층은,
    알루미나, 질화알루미늄, 유리, 글라스-세라믹, 실리콘카바이드, 질화실리콘, 에폭시, 페놀, 폴리이미드, 폴리에스텔, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에테르슬폰, 테프론 중 하나 이상을 포함하는 성분으로 구성되는 써멀비아가 형성된 레이저 다이오드 패키지.
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